Ekofyziologie rostlin a ekosystémy

Sylabus

Přednášející:

Prof. RNDr. Jana Alchtová, Ph.D. (KEBR PřF UK), Prof. Miloš Barták (MU Brno), Doc. Otmar Urban (ÚVGZ AV ČR), prof. RNDr. Hana Čížková, CSc. (Jihočeská univerzita, Přírodovědecká fakulta), Dr. Lubomír Adamec (BÚ AV ČR Třeboň), Dr. Andrea Kučerová (BÚ AV ČR Třeboň),  doc. Pavel Cudlín (ÚVGZ AV ČR), Dr. Martin Bouda (BÚ AV ČR Průhonice), Dr. Zuzana Lhotáková (PřF UK Praha), Dr. Jan Ponert (PřF UK Praha).   1. Přednáška: Rostliny v ekosystémech a biomech, ekologické limity prostředí, adaptace rostlin

Přednášející: prof. RNDr. Jana Albrechtová, Ph.D.  

·       Ekologické limity prostředí: faktory abiotické, biotické

·       Odezva rostlin na faktory prostředí - aklimace a adaptace, tolerance a avoidance, stresové odezvy

·       Globální distribuce záření a srážek, lokální podmínky prostředí (záření, srážky), gradient nadmořské výšky

·       Ekosystém – definice, toky látek informací a energie

·       Biosféra

·       Základní klimatické pásy Země

·       Biomy, přehled terestrických biomů Země

·       Životní formy rostlin a jejich spektrum v biomech

·       Klimatická změna   2. Přednáška: Evoluční, adaptační a aklimační změny u rostlin přizpůsobených nízkým a mrazovým teplotám: Ekofyziologické mechanismy se zřetelem na fotosyntézu a produkci.

Přednášející: prof. Ing. Miloš Barták, CSc., Masarykova univerzita o    

·       Základní faktory ovlivňující adaptaci/aklimaci rostlin na nízké teploty.

·       Chladová tolerance - fyziologické mechanismy v pozadí.

·       Anatomické, růstové a fenologické adaptace rostlin na nízké, mrazové teploty.

·       Fotosyntéza a produkce v nízkých, mrazových teplotách. Limitace na úrovni chloroplastů, intercelulární, celulární, pletivové.

·       Funkce průduchů v nízkých teplotách.

·       Principy měření, analázy a intrepretace teplotní křivky fotosyntézy (měřené gazometricky, fluorometricky) a metody hodnocení termostability fotosyntetického aparátu.   3. Přednáška: Principy tolerance rostlin vůči chladu a mrazu na příkladu rostlin z extrémních prostředí polárních oblastí: metody studia v terénu a laboratoři.

Přednášející: prof. Ing. Miloš Barták, CSc., Masarykova univerzita (spoluautor přednášky Mgr. Josef Hájek, Ph.D.)

·       Extremofilie ve vztahu k teplotě.

·       Biomy, ve kterých studujeme toleranci rostlin vůči mrazu a chladu.

·       Mechanismy působení látek s osmotickou aktivitou, látky podporující nukleaci ledu v buňkách, anti freezing proteiny.

·       Objasnění teoretických základů metod studia: (1) šokové zmrazení, (2) lineární ochlazování, (3) stanovení ´cooling temperature´ rozbor S-křivek, (4) DSC - diferenční skenovací kolorimetrie.

·       Biologická skla.

·       Rozbor případových studií na antarktických lišejnících studovaných pokročilými metodami fluorescence chlorofylu v terénu a v laboratoři.   4. Přednáška: Přizpůsobení rostlin k podmínkám mokřadů

Přednášející: prof. RNDr. Hana Čížková, CSc., Jihočeská univerzita, Přírodovědecká fakulta

·       Charakteristika prostředí mokřadů

·       Buněčný metabolismus za anaerobiózy

·       Morfologické adaptace k zaplavení půdy

·       Mechanismy provětrávání vnitřních struktur rostliny

·       Hormonální regulace odpovědi na zvýšení vodní hladiny

·       Specifické vlastnosti mokřadních dřevin

·       Přizpůsobení rostlin k podmínkám mokřadů   5. Přednáška: Ekofyziologie fotosyntézy – vliv slunečního záření

Přednášející: doc. Otmar Urban, Ph.D., Ústav výzkumu globální změny AV ČR

·       Biologické účinky záření: fotosynteticky aktivní záření (v ustáleném stavu, dynamický světelný režim), ultrafialové (UV-B) záření.

·       Metody studia fotosyntetických procesů – fluorescence, gazometrie, vířivá kovariance.

·       Adaptace rostlin k slunečnímu záření, sciofyty, heliofyty, morfologické změny ve struktuře slunných a stinných listů, rozdíly v chování slunného a stinného asimilačního aparátu na úrovni světelné křivky fotosyntézy.

·       Vliv difúzní a přímé sluneční radiace na asimilaci CO2 ekosystémy.   6. Přednáška: Vliv CO2 a dalších faktorů klimatické změny na rostliny

Přednášející: doc. Otmar Urban, Ph.D. Ústav výzkumu globální změny AV ČR

·       Cyklus uhlíku – metody studia, impaktové (manipulační) experimenty.

·       Vliv zvýšené koncentrace CO2, primární, sekundární a terciální účinky.

·       Závislost rychlosti asimilace CO2 na jeho intercelulární koncentraci.

·       Krátkodobý a dlouhodobý vliv zvýšené koncentrace CO2.

·       Synergismus s dalšími stresovými faktory, typickými pro globální změnu klimatu.

·       Vztah mezi průduchovou vodivostí a rychlostí asimilace CO2, polední deprese fotosyntézy.   7. Přednáška: Ekofyziologie ponořených vodních rostlin

Přednášející: RNDr. Lubomír Adamec, CSc.  BÚ AV ČR Třeboň  

·       Zvláštnosti vodního prostředí a uhličitanové rovnováhy (10 min).

·       Funkčně ekologické rozdělení vodních a mokřadních rostlin; přehled středoevropských rodů ponořených vodních rostlin a jejich taxonomické a ekologické charakteristiky (10 min).

·       Přehled nejdůležitějších adaptací u jednotlivých skupin vodních a mokřadních rostlin (6 min).

·       Zvláštnosti anatomie ponořených vodních rostlin (8 min).

·       Ekofyziologie minerální výživy ponořených vodních rostlin (8).

·       Fotosyntetické charakteristiky/zvláštnosti a adaptace ponořených vodních rostlin (30 min).

·       Zvláštnosti vnitřní atmosféry u ponořených rostlin (5 min).

·       Ekofyziologie turionů (přezimovacích pupenů) vodních rostlin (12 min).   8. Přednáška Ekofyziologie rašeliništních rostlin

Přednášející: Mgr. Andrea Kučerová, PhD., BÚ AV ČR Třeboň  

·       Rašeliniště – základní typy, rozšíření, určující abiotické podmínky

·       Diverzita rostlin na rašeliništích, přehled hlavních adaptací na podmínky vrchovišť a slatinišť

·       Ekofyziologie rašeliníků – fotosyntéza, minerální výživa, dekompozice

·       Adaptace a ekofyziologie vřesovcovitých keříků

·       Adaptace a ekofyziologie šáchorovitých

·       Masožravé rostliny

·       Stromy na rašeliništích

·       Význam rašelinišť, možnosti obnovy narušených rašelinišť  

Základní literatura

Rydin H., Jeglum J. (2013): The biology of peatlands, Oxford Univ. Press.   9. Přednáška: Lesní ekosystémy: vliv klimatické změny na lesy, úloha půdních mikroorganizmů v ekofyziologii rostlin, ekosystémové služby

Přednášející: doc. RNDr. Pavel Cudlín, CSc., Ústav výzkumu globální změny AV ČR České Budějovice

·       Vliv změny klimatu na ekologickou stabilitu lesních ekosystémů a na posun lesních vegetačních stupňů a horní hranice lesa

·       Role mykorhizních symbióz ve vývoji lesních a nelesních ekosystémů a v podmínkách klimatické změny

·       Lze použít koncept ekosystémových služeb pro udržitelný management lesních ekosystémů a ochranu rostlinné biodiversity?   10. Přednáška Role vegetace v energetické a vodní bilanci terestrického povrchu.

Přednášející: Martin Bouda, Ph.D. , BÚ AV ČR Průhonice

·       Vliv různé vegetace na celkovou energetickou bilanci povrchu a její komponenty, a na turbulentní transport v nízké atmosféře; teorie a příklady měření (FluxNet).

·       Hydrologická bilance terestrického stanoviště, role vegetace (intercepc

Anotace

Přednáška má za cíl vybudovat studentům nadstavbu na znalosti z fyziologie a anatomie rostlin a umožnit tak chápání zásadních úloh rostlin v kontextu fungování ekosystémů i celé planety Země. Kurz navazuje na přednášku MB130P22 Fyziologické funkce rostlin v ekosystémech.

Rostliny budou představeny ve své rozmanitosti jako zásadní pro fungování života na Zemi v jeho současné podobě v různých i extrémních prostředích. Důraz bude kladen na vzájemnou interakci rostlin s jejich prostředím – abiotickými i biotickými faktory, jak rostliny reagují na faktory prostředí a jak fyziologické funkce rostlin v ekosystémech podmiňují funkce a vlastnosti určitých ekosystémů až po úlohu rostlin v globálních procesech koloběhů látek, tocích energie a tvorbě klimatu Země. Kromě fyziologických funkcí budou probrány různá přizpůsobení rostlin různým ekologicky výrazným prostředím, ať již adaptační, evolučně podmíněná, nebo aklimační v rámci plasticity odpovědi rostlin na faktory prostředí během ontogeneze. Na příkladech jednotlivých ekosystémů bude věnována pozornost mimořádným schopnostem rostlin adaptovat se na nejrůznější environmentální podmínky. Přednáška se bude věnovat i současně probíhající klimatické změně a jejímu vlivu na rostliny a jak rostliny ovlivňují klima planety. Též budou probrány ekosystémové služby, které rostliny poskytují. Dále bude probrán dálkový průzkum vegetace, jak metody dálkového průzkum, především reflektance, přispívají ke studiu funkcí rostlin v ekosystémech.

Kurz představí vybrané problematiky z ekofyziologie rostlin v kontextu jejich fungování v určitých ekosystémech v podání různých odborníků na danou problematiku v České republice.

Je nutné předem absolvovat buď přednášku z Anatomie rostlin nebo z Anatomie a morfologie rostlin a některou z přednášek Fyziologie rostlin nebo kurz Fyziologické funkce rostlin v ekosystémech, na nějž kurz navazuje a rozvíjí problematiky v tomto kurzu probírané o nové aspekty.